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索引越界

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21 | panic函數(shù)、recover函數(shù)以及defer語句 （上）

在本篇，我要給你展示 Go 語言的另外一種錯(cuò)誤處理方式。不過，嚴(yán)格來說，它處理的不是錯(cuò)誤，而是異常，并且是一種在我們意料之外的程序異常。

前導(dǎo)知識：運(yùn)行時(shí)恐慌 panic

這種程序異常被叫做 panic，我把它翻譯為運(yùn)行時(shí)恐慌。其中的“恐慌”二字是由 panic 直譯過來的，而之所以前面又加上了“運(yùn)行時(shí)”三個(gè)字，是因?yàn)檫@種異常只會在程序運(yùn)行的時(shí)候被拋出來。

我們舉個(gè)具體的例子來看看。

比如說，一個(gè) Go 程序里有一個(gè)切片，它的長度是 5，也就是說該切片中的元素值的索引分別為0、1、2、3、4，但是，我在程序里卻想通過索引5訪問其中的元素值，顯而易見，這樣的訪問是不正確的。

package main

func main() {
s1 := []int{0, 1, 2, 3, 4}
e5 := s1[5]
_ = e5
}

Go 程序，確切地說是程序內(nèi)嵌的 Go 語言運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)，會在執(zhí)行到這行代碼的時(shí)候拋出一個(gè)“index out of range”的 panic，用以提示你索引越界了。

當(dāng)然了，這不僅僅是個(gè)提示。當(dāng) panic 被拋出之后，如果我們沒有在程序里添加任何保護(hù)措施的話，程序（或者說代表它的那個(gè)進(jìn)程）就會在打印出 panic 的詳細(xì)情況（以下簡稱 panic 詳情）之后，終止運(yùn)行。

現(xiàn)在，就讓我們來看一下這樣的 panic 詳情中都有什么。

panic: runtime error: index out of range

goroutine 1 [running]:
main.main()
/Users/haolin/GeekTime/Golang_Puzzlers/src/puzzlers/article19/q0/demo47.go:5 +0x3d
exit status 2

這份詳情的第一行是“panic: runtime error: index out of range”。其中的“runtime error”的含義是，這是一個(gè)runtime代碼包中拋出的 panic。在這個(gè) panic 中，包含了一個(gè)runtime.Error接口類型的值。runtime.Error接口內(nèi)嵌了error接口，并做了一點(diǎn)點(diǎn)擴(kuò)展，runtime包中有不少它的實(shí)現(xiàn)類型。

實(shí)際上，此詳情中的“panic：”右邊的內(nèi)容，正是這個(gè) panic 包含的runtime.Error類型值的字符串表示形式。

此外，panic 詳情中，一般還會包含與它的引發(fā)原因有關(guān)的 goroutine 的代碼執(zhí)行信息。正如前述詳情中的“goroutine 1 [running]”，它表示有一個(gè) ID 為1的 goroutine 在此 panic 被引發(fā)的時(shí)候正在運(yùn)行。

注意，這里的 ID 其實(shí)并不重要，因?yàn)樗皇?Go 語言運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部給予的一個(gè) goroutine 編號，我們在程序中是無法獲取和更改的。

我們再看下一行，“main.main()”表明了這個(gè) goroutine 包裝的go函數(shù)就是命令源碼文件中的那個(gè)main函數(shù)，也就是說這里的 goroutine 正是主 goroutine。再下面的一行，指出的就是這個(gè) goroutine 中的哪一行代碼在此 panic 被引發(fā)時(shí)正在執(zhí)行。

這包含了此行代碼在其所屬的源碼文件中的行數(shù)，以及這個(gè)源碼文件的絕對路徑。這一行最后的+0x3d代表的是：此行代碼相對于其所屬函數(shù)的入口程序計(jì)數(shù)偏移量。不過，一般情況下它的用處并不大。

最后，“exit status 2”表明我的這個(gè)程序是以退出狀態(tài)碼2結(jié)束運(yùn)行的。在大多數(shù)**作系統(tǒng)中，只要退出狀態(tài)碼不是0，都意味著程序運(yùn)行的非正常結(jié)束。在 Go 語言中，因 panic 導(dǎo)致程序結(jié)束運(yùn)行的退出狀態(tài)碼一般都會是2。

綜上所述，我們從上邊的這個(gè) panic 詳情可以看出，作為此 panic 的引發(fā)根源的代碼處于 demo47.go 文件中的第 5 行，同時(shí)被包含在main包（也就是命令源碼文件所在的代碼包）的main函數(shù)中。

那么，我的第一個(gè)問題也隨之而來了。我今天的問題是：

我們先說一個(gè)大致的過程：某個(gè)函數(shù)中的某行代碼有意或無意地引發(fā)了一個(gè) panic。這時(shí)，初始的 panic 詳情會被建立起來，并且該程序的控制權(quán)會立即從此行代碼轉(zhuǎn)移至調(diào)用其所屬函數(shù)的那行代碼上，也就是調(diào)用棧中的上一級。

這也意味著，此行代碼所屬函數(shù)的執(zhí)行隨即終止。緊接著，控制權(quán)并不會在此有片刻的停留，它又會立即轉(zhuǎn)移至再上一級的調(diào)用代碼處?？刂茩?quán)如此一級一級地沿著調(diào)用棧的反方向傳播至頂端，也就是我們編寫的最外層函數(shù)那里。

這里的最外層函數(shù)指的是go函數(shù)，對于主 goroutine 來說就是main函數(shù)。但是控制權(quán)也不會停留在那里，而是被 Go 語言運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)收回。

隨后，程序崩潰并終止運(yùn)行，承載程序這次運(yùn)行的進(jìn)程也會隨之**亡并消失。與此同時(shí)，在這個(gè)控制權(quán)傳播的過程中，panic 詳情會被逐漸地積累和完善，并會在程序終止之前被打印出來。

問題解析

panic 可能是我們在無意間（或者說一不小心）引發(fā)的，如前文所述的索引越界。這類 panic 是真正的、在我們意料之外的程序異常。不過，除此之外，我們還是可以有意地引發(fā) panic。

Go 語言的內(nèi)建函數(shù)panic是專門用于引發(fā) panic 的。panic函數(shù)使程序開發(fā)者可以在程序運(yùn)行期間報(bào)告異常。

注意，這與從函數(shù)返回錯(cuò)誤值的意義是完全不同的。當(dāng)我們的函數(shù)返回一個(gè)非nil的錯(cuò)誤值時(shí)，函數(shù)的調(diào)用方有權(quán)選擇不處理，并且不處理的后果往往是不致命的。

這里的“不致命”的意思是，不至于使程序無法提供任何功能（也可以說僵**）或者直接崩潰并終止運(yùn)行（也就是真**）。

但是，當(dāng)一個(gè) panic 發(fā)生時(shí)，如果我們不施加任何保護(hù)措施，那么導(dǎo)致的直接后果就是程序崩潰，就像前面描述的那樣，這顯然是致命的。

為了更清楚地展示**中描述的過程，我編寫了 demo48.go 文件。你可以先查看一下其中的代碼，再試著運(yùn)行它，并體會它打印的內(nèi)容所代表的含義。

package main

import (
"fmt"
)

func main() {
fmt.Println("Enter function main.")
caller1()
fmt.Println("Exit function main.")
}

func caller1() {
fmt.Println("Enter function caller1.")
caller2()
fmt.Println("Exit function caller1.")
}

func caller2() {
fmt.Println("Enter function caller2.")
s1 := []int{0, 1, 2, 3, 4}
e5 := s1[5]
_ = e5
fmt.Println("Exit function caller2.")
}

我在這里再提示一點(diǎn)。panic 詳情會在控制權(quán)傳播的過程中，被逐漸地積累和完善，并且，控制權(quán)會一級一級地沿著調(diào)用棧的反方向傳播至頂端。

因此，在針對某個(gè) goroutine 的代碼執(zhí)行信息中，調(diào)用棧底端的信息會先出現(xiàn)，第二是上一級調(diào)用的信息，以此類推，最后才是此調(diào)用棧頂端的信息。

比如，main函數(shù)調(diào)用了caller1函數(shù)，而caller1函數(shù)又調(diào)用了caller2函數(shù)，那么caller2函數(shù)中代碼的執(zhí)行信息會先出現(xiàn)，第二是caller1函數(shù)中代碼的執(zhí)行信息，最后才是main函數(shù)的信息。

goroutine 1 [running]:
main.caller2()
/Users/haolin/GeekTime/Golang_Puzzlers/src/puzzlers/article19/q1/demo48.go:22 +0x91
main.caller1()
/Users/haolin/GeekTime/Golang_Puzzlers/src/puzzlers/article19/q1/demo48.go:15 +0x66
main.main()
/Users/haolin/GeekTime/Golang_Puzzlers/src/puzzlers/article19/q1/demo48.go:9 +0x66
exit status 2

（從 panic 到程序崩潰）

好了，到這里，我相信你已經(jīng)對 panic 被引發(fā)后的程序終止過程有一定的了解了。深入地了解此過程，以及正確地解讀 panic 詳情應(yīng)該是我們的必備技能，這在調(diào)試 Go 程序或者為 Go 程序排查錯(cuò)誤的時(shí)候非常重要。

小編綜合來說

最近的兩篇文章，我們是圍繞著 panic 函數(shù)、recover 函數(shù)以及 defer 語句進(jìn)行的。今天我主要講了 panic 函數(shù)。這個(gè)函數(shù)是專門被用來引發(fā) panic 的。panic 也可以被稱為運(yùn)行時(shí)恐慌，它是一種只能在程序運(yùn)行期間拋出的程序異常。

Go 語言的運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)可能會在程序出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)自動(dòng)地拋出 panic，我們在需要時(shí)也可以通過調(diào)用panic函數(shù)引發(fā) panic。但不論怎樣，如果不加以處理，panic 就會導(dǎo)致程序崩潰并終止運(yùn)行。

思考題

一個(gè)函數(shù)怎樣才能把 panic 轉(zhuǎn)化為error類型值，并將其作為函數(shù)的結(jié)果值返回給調(diào)用方？

筆記源碼

https://github.com/MingsonZheng/go-core-demo

拓展知識：

索引越界

限制索引取值范圍（0到 (數(shù)組長度-1)），或者增加數(shù)組的長度。

數(shù)組元素用整個(gè)數(shù)組的名字和它自己在數(shù)組中的順序位置來表示。例如，a[0]表示名字為a的數(shù)組中的第一個(gè)元素，a[1]代表數(shù)組a的第二個(gè)元素，以此類推。
數(shù)組是通過下表進(jìn)行訪問，但超出下標(biāo)（索引）最大值（數(shù)組長度-1）就會訪問超出界限。

如：int [] arr= new int[2];;
arr[0]=1;
arr[1]=2;

此數(shù)組長度為2，下標(biāo)最大為1（數(shù)組下標(biāo)從0開始。
如果下標(biāo)超出0-1這個(gè)范圍就會出現(xiàn)索引超出界限問題。
限制下標(biāo)（索引）的取值范圍，或者數(shù)組長度增加都可以防止索引超出界限。

索引：

在數(shù)據(jù)庫關(guān)系圖中，可以在選定表的"索引/鍵"屬性頁中創(chuàng)建、編輯或刪除每個(gè)索引類型。當(dāng)保存索引所附加到的表，或保存該表所在的關(guān)系圖時(shí)，索引將保存在數(shù)據(jù)庫中。

索引的優(yōu)點(diǎn)：

1、大大加快數(shù)據(jù)的檢索速度;

2、創(chuàng)建唯一性索引，保證數(shù)據(jù)庫表中每一行數(shù)據(jù)的唯一性;

3、加速表和表之間的連接;

4、在使用分組和排序子句進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索時(shí)，可以顯著減少查詢中分組和排序的時(shí)間。

數(shù)組：

在C語言中， 數(shù)組 屬于構(gòu)造數(shù)據(jù)類型。一個(gè)數(shù)組可以分解為多個(gè)數(shù)組元素，這些數(shù)組元素可以是基本數(shù)據(jù)類型或是構(gòu)造類型。因此按數(shù)組元素的類型不同，數(shù)組又可分為數(shù)值數(shù)組、字符數(shù)組、指針數(shù)組、結(jié)構(gòu)數(shù)組等各種類別。

索引越界

索引超出了數(shù)組界限解決方法：

a.connected[i] = vertices[i+1];

稱之為索引i+1。這將導(dǎo)致一個(gè)index out of bounds exception。（在你n等于19的例子中：有效索引將是[0-18]。

你的循環(huán)將從0-18開始，但是在該行中，它將會添加一個(gè)18 + 1 = 19，這是一個(gè)無效索引）在你的循環(huán)中將條件更改為：

for (int i = 0; i<n-1; i+=2){

確保它在添加之后不會超出界限。

Vertex [] vertices = new Vertex[n]; int [] numbers = new int[n*2]; AdjacencyList[] all = new AdjacencyList [n+1];for (Vertex v : vertices){
System.out.println(v.value);

AdjacencyList a = new AdjacencyList(v);
for (int i = 0; i < n; i += 2)
{

if (numbers[i] == v.value){
a.connected[i] = vertices[i+1];//array index out of bounds exception:19
else { a.connected[i] = v; }
}
all[0] = a; //add the finished adjacency list to the array

}

與n = 19我可以得到一個(gè)索引超出邊界錯(cuò)誤在代碼中指出的點(diǎn)。我不確定我哪里會出問題，因?yàn)橐磺卸歼€在19的范圍內(nèi)。

頂點(diǎn)=頂點(diǎn)列表[1-19]，數(shù)字是一個(gè)平坦的邊緣數(shù)組。

索引越界

記得循環(huán)的時(shí)候，下標(biāo)是從0開始到N-1，打印出遍歷數(shù)組的索引十分有幫助，注意一下它的循環(huán)條件，也可以加斷點(diǎn)。

出現(xiàn)此類問題的原因有多方面。小編綜合來說一下我所理解的，數(shù)組的長度決定了它所能裝載的數(shù)據(jù)的量。還有就是數(shù)組計(jì)數(shù)是從零開始的。例如：當(dāng)Srring arr[]==new String[6];如果要往里輸入名字的話就只能輸入六個(gè)，多了就是下標(biāo)越界。

另外數(shù)組一般都是與for循環(huán)結(jié)合起來用，所以用的的時(shí)候要注意一下它的循環(huán)條件。數(shù)組下標(biāo)越界異常：Java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException，這是一個(gè)非常常見的異常，從名字上看是數(shù)組下標(biāo)越界錯(cuò)誤，解決方法就是查看為什么下標(biāo)越界。這種錯(cuò)誤就是字符串索引越界。

當(dāng)處理數(shù)組越界時(shí)，打印出遍歷數(shù)組的索引十分有幫助，這樣我們就能夠跟蹤代碼找到為什么索引達(dá)到了一個(gè)非法的值。

所謂的數(shù)組越界，簡單地講就是指數(shù)組下標(biāo)變量的取值超過了初始定義時(shí)的大小，導(dǎo)致對數(shù)組元素的訪問出現(xiàn)在數(shù)組的范圍之外，這類錯(cuò)誤也是 C 語言程序中最常見的錯(cuò)誤之一。